未來地球
——全球可持續性研究計劃

劉源鑫，趙文武，*

(1.北京師范大學地表過程與資源生態國家重點實驗室，北京 100875;2.北京師范大學資源學院，北京 100875)

人類活動對地球系統的影響日益深入，地球進入了人類世(Anthropocene Era)的新紀元［1-2］，在這樣一個時期，人類活動和自然多樣性共同深刻影響著全球過程，導致出現了一些全球環境問題。為了保證未來全球持續繁榮，決策者應做出進一步朝著全球可持續發展方向的轉變［3-4］。在人類生存與環境保護矛盾日益突出的背景下，科學界提出可持續發展的概念，隨著對可持續發展研究日益深入［5-6］，其定義也在不斷變化。目前，可持續發展被定義為“在保護地球生命支撐系統健康的同時滿足當代和子孫后代生存需要的發展［7］”。在2012年6月舉行的里約熱內盧可持續發展峰會(The UN Conference on Sustainable Development)上，許多國家領導人都同意建立共同的全球可持續發展目標。結合千年發展目標(Millennium Development Goals，簡稱MDGs)，可持續發展的目標可以概括為:繁榮的生活和生計、可持續性糧食安全、可持續性水安全、通用清潔能源、健康和高產的生態系統、可持續性社會管理。

2012年，在“壓力下的星球(The Planet under Pressure Conference)”大會和里約熱內盧可持續發展大會上，科學界一致認為應聯合政府管理者、民間組織、科技投資人、私人參與者，整合現有研究計劃，綜合各門學科，建立更加綜合性的、國際性的、以解決問題為導向的可持續發展之路。在全球變化影響不斷增強的背景下，國際科學聯盟(International Council for Science，簡稱ICSU)發起了“未來地球(Future Earth)”研究計劃，該計劃整合了現有四大科研計劃:世界氣候研究計劃(World Climate Research Programme，簡稱WCRP)、國際地圈生物圈計劃(International Geosphere-Biosphere Programme，簡稱IGBP)、國際生物多樣性計劃(DIVERSITAS)和國際全球環境變化人文因素計劃(International Human Dimensions Programme on Global Environmental Change，簡稱IHDP)，取代了原有的地球科學系統聯盟(Earth System Science Partnership，簡稱ESSP)，成為應對全球環境變化、推動全球可持續發展的科學聯盟。

1 研究計劃概況

“未來地球”研究計劃為期10年(2014—2023年)，是基于地球系統科學聯合全球各學科、各領域研究者應對全球變化問題的重大科研計劃。該計劃的實施將推動人類更好的理解自然和社會系統，分析和模擬人類-環境相互影響機制，提供專業風險分析知識和風險預警，定義和評估應對環境變化的策略，在統一的框架中為全球各領域科研人員提供一個共同研究的平臺［8］。

“未來地球”計劃將通過以下4個方面為現有科學研究提供支持:

(1)科研活動的協同設計

“未來地球”將縮小現實政策、實踐同環境研究的差距。該計劃由來自生態學、社會學、工程學、人類學領域的研究人員與政府部門、商業部門、民間團體共同設計，以期更高效的解決實際問題。研究要經過學者、決策者、相關部門、民間團體的縝密討論，從而確定研究的實用性、透明性和顯著性。這種過程展現了科學和社會之間的一種新式“社會約定”［9］。

(2)不同尺度研究的側重

“未來地球”計劃優先支持國際合作項目，實現高效的跨學科、跨地區合作。在這種情況下，計劃包含具有國際概念的國家級和局部地區的對比研究，尤其重視發展中國家的研究，提高這些地區技術領域創新能力。計劃認為研究尺度不同的科研人員通過合作交流，分享研究區域的科研難題、焦點問題、文化形態等，能夠促進自然科學和社會科學，人文、經濟、技術的綜合，更加科學的設計、研究、解決問題，對于全面理解科學現象有很大幫助，為解決環境變化問題提供最優方案。

(3)決策支持和研究交流的加強

“未來地球”計劃旨在向決策者提供大量實用且易于理解的信息，協助他們應對全球變化和可持續發展的相關情況。為此，需要綜合用戶的需求及對研究的理解，加強不同領域、不同參與組織間的交流合作，基于各領域知識的綜合研究，開發和傳播有利于應用知識解決問題的新途徑和新方法，在全社會廣泛宣傳全球變化相關知識，形成可持續發展意識。

(4)政府間評估的支持

“未來地球”計劃能夠為利益相關者提供最新的信息和高質量的科學預測。在里約熱內盧可持續發展會議上，該計劃強調通過提升不同國家、學科和部門之間的合作可以為可持續發展提供更多的貢獻，用專業標準幫助政府進行評估，成為連接科學和政策間的基本橋梁。

2 研究計劃框架、科學問題和研究主題

2.1 概念框架

“未來地球”計劃引領科學界將人類發展作為影響地球系統動力學機制的一個重要因素，在這個框架內進行各項綜合研究。從地區到全球尺度，人類活動影響著環境變化過程［10］，同時人類發展也依賴于自然系統的運行、多樣性和穩定性。“未來地球”計劃的整體框架建立在社會-環境相互作用和其中蘊含的全球可持續性上。

在不同尺度，人類活動和發展與自然驅動力共同影響著全球環境，人類驅動的變化以復雜方式與地球系統級聯(Cascade)，這種復合效應通過多維方式，在不同時間尺度和不同空間尺度間相互作用、相互影響［11］。全球環境變化是地球系統成分間復雜的社會-環境作用的結果，從地區到區域尺度都存在反饋效應，甚至導致有害的結果。人類不斷地適應、創新、改變自己來應對全球環境變化。擴展到社會，則是通過復雜的政治、文化、經濟、技術以及道德準則綜合體來應對環境變化造成的影響。與此同時，知識在展示社會變化方面起著極為重要的作用，因為有了科學的知識，才能評估風險并提出合理的解決對策，正確處理全球環境危機。

人類對環境變化的反應和改變又會成為其新變化的驅動力，因此要達到全球可持續發展的目的，需要根本的、創新的、長期的轉變現有發展思路、意識形態，并且綜合環境、經濟、社會和管理各領域的科學知識。

“未來地球”的概念框架強調全球環境變化和全球可持續性的同時，也包含研究的尺度效應和地球不同成分間互饋效應的研究。IGBP認為地球系統是一個孤立的自組織系統，在其組成部分之間，它們的相互作用和反饋具有復雜和開放性的多尺度時刻變率［12］。

2.2 關鍵科學問題和研究主題

與概念框架一致，“未來地球”將要回答以下關鍵科學問題:全球環境變化的原因和機制，如何預測未來環境變化，如何評價人類發展對物種多樣性的影響，如何降低環境變化風險，如何增強環境恢復力，探討保障未來地球繁榮發展的轉變思路。計劃圍繞3個主題展開研究，即動態星球、全球發展、可持續性轉變。這些主題來自于概念框架，主要來應對和理解三大需求，即地球系統變化、為人類優先發展提供支持、朝著可持續性轉變。

(1)動態星球

觀測、理解、解釋、預測地球環境-社會的系統發展趨勢、驅動因素和過程及他們的相互作用，找到全球化的發展閾值并合理預測評估風險。基于現有研究基礎，本計劃將重點關注不同尺度上社會、環境之間的相互作用。計劃研究地球社會-生態系統功能所需的理論、方法和模型，不同系統成分之間的相互作用機制;理解地球關鍵帶的發展狀態和變化規律;隨著時間、空間的變化，環境因素如何變化及如何影響人類生存狀態等。

(2)全球發展

為解決當前困擾人類發展的重點問題提供科學的解決對策，保障滿足人類發展所需要的食物、水、生物多樣性、能源、材料的供應和其他環境功能與服務的有效管理。計劃研究生物多樣性、生態系統、人類福祉、可持續發展之間的聯系;如何定義世界發展和全球可持續性的目標;全球環境變化如何影響食物、水、生物多樣性，而生態系統管理、災害風險評估又是如何降低這些影響并增強系統的恢復彈性等。

(3)可持續性轉變

理解可持續性轉變的過程和思路，通過評估其對人們價值觀和行為準則的影響，探索科技-社會-經濟發展的可持續道路，衡量不同部分不同尺度的全球環境管理有效性。“未來地球”計劃認為應優先研究低碳社會、可持續“藍色社會”、新媒體與可持續性轉變三個方面。計劃研究不同尺度上，不同管理者應對全球變化問題決策能力的評估;對于未來一段時間的地球增溫，社會-生態系統如何適應全球變化;“藍色社會”和“綠色經濟”長期的發展目標如何制定;不同價值觀、信仰和世界觀如何影響個人行為、貿易格局、生產力水平和消費水平等。

3 “未來地球”計劃在中國

在過去幾十年，中國經濟快速發展推動國民生活水平顯著提高，卻存在發展不均衡的問題，很多情況下是以高能耗、低產能換取經濟增長，使得中國發展存在一定的不可持續性。隨著人口、環境、社會的矛盾日益突出，如何走好可持續發展道路至關重要。積極參與“未來地球”計劃，聯合不同地區的科研隊伍，努力應對全球變化挑戰，創新發展道路，才能既滿足中國發展需要，也為全球可持續發展做出應有貢獻。為此，中國已經在2013年9月召開了“未來地球計劃在中國”國際研討會。會議指出，“未來地球”計劃在中國有良好的科學基礎，中國具備全面開展“未來地球”計劃所需的條件，而且中國在環境變化、社會發展中面臨許多問題也契合“未來地球”計劃的研究框架。研討會還建議中國科學家將以下方面作為參與“未來地球”計劃的切入點:

(1)亞洲季風、變率及其影響問題;

(2)海岸帶發展問題;

(3)生態過程與城市化問題;

(4)減災問題;

(5)能源與綠色經濟;

(6)人口、環境、食品和水安全問題［13］。

4 結語

可持續發展與應對全球變化挑戰的關系應該是互相依存、互為條件，在處理兩方面的問題時必須統籌考慮，任何一方面都不可或缺［14］。“未來地球”計劃的開展將對人類應對全球變化提供科學知識、技術手段、評估方法、預測模型等，將自然科學與社會科學結合在一起，在重視人類影響的框架內，綜合考慮全球變化和可持續發展，既關注兩者的科學內涵和學術價值，更要為解決人類生存、未來繁榮的重大問題提供科學的解釋和對策。

我國地處環境脆弱多變的東亞地區，在全球變化和社會經濟高速發展的壓力下，環境問題尤為突出，究其成因，主要有不合理的發展方式、人口眾多和環境意識薄弱、科技能力不足、體制制度不夠完善等［15-18］。因此，我國應積極參與“未來地球”計劃。內容上應該重點研究具有中國特色又兼具全球意義的對象，加大力度解決科學研究與實際應用差距較大的問題;方法上應該在考慮地球系統成分復雜性、多樣性的同時，綜合不同學科、不同研究機構，開展多尺度對比研究;組織建設上應統一規劃協調已有的研究計劃網絡，搭建適合多學科的發展平臺，促進學科間交流，加大科研教育投入，提升全民可持續發展意識和知識水平。應對全球變化對中國既是挑戰也是機遇，通過科學研究和論證，確立各種應對措施，不斷向可持續發展的道路上邁進，實質上是對環境系統的創新管理，將對中國的發展方式及國際關系帶來重大影響。

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